面向多軌預(yù)偏置負(fù)載應(yīng)用的靈活排序

軟啟動(dòng)或跟蹤
LTC3853 的輸出電壓可以配置為可編程軟啟動(dòng)，或可以配置為跟蹤另一個(gè)通道的輸出電壓，或跟蹤一個(gè)外部電源電壓，這時(shí) 3 個(gè)輸出電壓中的任何一個(gè)電壓都是獨(dú)立的。當(dāng)輸出電壓配置為軟啟動(dòng)時(shí)，需要一個(gè)電容器連到其 TK/SS 引腳。這個(gè) TK/SS 引腳允許用戶(hù)設(shè)定，其輸出如何相對(duì)于另一個(gè)輸出電壓斜坡上升或下降。通過(guò)這些引腳，輸出可以設(shè)置為一致或成比例地跟蹤該器件自己的電壓或另一個(gè)電源的輸出。這些斜坡曲線(xiàn)如以下圖 3 所示。跟蹤另一個(gè)輸出電壓時(shí)，去掉了軟啟動(dòng)電容器。為了實(shí)現(xiàn)比例制跟蹤，用于輸出電壓反饋信號(hào)的電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)連到了相應(yīng)的 TK/SS 引腳，以跟蹤該輸出。為了實(shí)現(xiàn)一致跟蹤，將一個(gè)額外的電阻分壓器連接到 VOUT1，然后將其中點(diǎn)連接到完成比例制跟蹤任務(wù)的從屬通道的 TK/SS 引腳。這個(gè)分壓器的分壓比應(yīng)該與從屬通道反饋分壓器的分壓比相同。

不過(guò)，至于應(yīng)該設(shè)定哪一種模式，也是個(gè)問(wèn)題。盡管兩種模式哪一種都滿(mǎn)足大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用的需求，但是還是需要進(jìn)行一些權(quán)衡。比例制跟蹤模式省去了一對(duì)電阻器，而一致跟蹤模式提供更好的輸出穩(wěn)壓。

圖 2：LTC3853 輸出電壓跟蹤曲線(xiàn)

工作模式
在輕負(fù)載情況下，LTC3853 可以設(shè)定為以突發(fā)、脈沖跳躍或連續(xù)這 3 種模式之一工作。在突發(fā)模式中，利用開(kāi)關(guān)把一至數(shù)個(gè)突發(fā)脈沖接入電路，以補(bǔ)充輸出電容器儲(chǔ)存的電荷，接下來(lái)是一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的休眠期，這時(shí)由輸出電容器提供負(fù)載電流，因此突發(fā)模式工作可提供最高的效率。強(qiáng)制連續(xù)模式從無(wú)負(fù)載到滿(mǎn)負(fù)載提供固定頻率工作，從而提供較低的輸出電壓紋波，但代價(jià)是較低的輕負(fù)載效率。脈沖跳躍模式的工作特點(diǎn)是，在需要時(shí)斷開(kāi)同步開(kāi)關(guān)，以防止電感器電流反向。脈沖跳躍模式是其他兩種模式的折中，與強(qiáng)制連續(xù)模式相比，提供最小的紋波和較高的輕負(fù)載效率，但不是以恒定頻率工作。無(wú)論哪種模式，LTC3853 在負(fù)載電流較大時(shí)，都以恒定頻率工作。在啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)，LTC3853 的缺省設(shè)置都是脈沖跳躍模式，而且不允許輸出電感器中有負(fù)電流。

多相工作
多相是描述一些拓?fù)涞囊话阈孕g(shù)語(yǔ)，在這些拓?fù)渲?，由兩個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)換器處理一個(gè)輸入，這些轉(zhuǎn)換器相互同步但以不同的鎖定相位運(yùn)行。這種方法降低了輸入紋波電流、輸出紋波電壓和總的無(wú)線(xiàn)頻率干擾 (RFI) 特征，同時(shí)允許大電流單輸出或具完全穩(wěn)定輸出電壓的多個(gè)較低電流輸出。當(dāng)多個(gè)相位并聯(lián)以滿(mǎn)足大功率需求時(shí)，這種方法還允許使用較小的外部組件，這又增加了改進(jìn)熱量管理的好處。

其他特點(diǎn)
LTC3853 采用真正的電流模式控制，這種控制可在寬輸出電容和 ESR 值范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作，包括用來(lái)實(shí)現(xiàn)最小解決方案尺寸的所有陶瓷輸入和輸出電容器。通過(guò)測(cè)量輸出電感器 (DCR) 兩端的壓降，或通過(guò)使用一個(gè)可選檢測(cè)電阻器，可進(jìn)行輸出電流檢測(cè)。過(guò)流折返限制 MOSFET 在短路和過(guò)載情況下散發(fā)的熱量。在 -40°C 至 125°C 的工作溫度范圍內(nèi)，LTC3853 還具有準(zhǔn)確度為 ±1% 的 0.8V 精確基準(zhǔn)。LTC3853 具有高達(dá) 98% 的占空比，并有非常低的壓差電壓，在電池供電應(yīng)用中延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間而言，這個(gè)特點(diǎn)非常有用。

既然在分布式電源系統(tǒng)中，空間和冷卻都很難得，那么就任何 POL 轉(zhuǎn)換器而言，緊湊和高效都是非常重要的。圖 4 顯示了圖 1 電路的效率，而圖 5 顯示了采用全陶瓷電容器配置時(shí)每通道為 15A　的 LTC3853 演示板圖片。

圖 4：在 12VIN 時(shí)，LTC3853 的 1.2V/30A、3.3V/5A 高效率雙輸出效率曲線(xiàn)

圖 5：每通道 15A 輸出的 LTC3853 演示版

結(jié)論
在嵌入式應(yīng)用的分布式電源系統(tǒng)中，電壓軌的數(shù)量持續(xù)增加，因?yàn)樾枰@些電壓軌為多種 ASIC、DSP、PLD、FPGA 和微處理器供電。為這些器件供電的 POL DC/DC 轉(zhuǎn)換器需要有一些至關(guān)重要的特點(diǎn)：緊湊；高效率；啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)，這些電壓沒(méi)有一個(gè)能通過(guò)電源的同步整流器放電；能給預(yù)偏置負(fù)載供電。此外，電壓斜坡上升和斜坡下降需要受到控制，以確保接受供電的器件不閉鎖或吸收過(guò)大的電流。凌力爾特公司提供一個(gè) DC/DC 控制器、單調(diào)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器和微型模塊 (µModule®) DC/DC 轉(zhuǎn)換器系列，這些器件非常容易設(shè)定為跟蹤任何數(shù)量的電壓軌，而且其中大多數(shù)在加電和斷電時(shí)不會(huì)使預(yù)偏置負(fù)載放電。LTC3853 是三輸出同步降壓型 DC/DC 控制器，可非常容易地配置為任何數(shù)量的電壓軌排序或跟蹤任何數(shù)量的電壓軌，而且在 2 + 1 型配置中，允許兩個(gè)輸出并聯(lián)，以滿(mǎn)足大電流應(yīng)用需求。